資料來源：高雄區農業改良場、工業研究院中分院/張耀聰、簡全基、柯文清、蔡書憲、黃智偉、李士畦、鄭俊昇
前言
臺灣農業生產技術世界聞名，但仍面臨耕作人口老齡化，及經驗無法有效傳承之窘境。其中農作物病害的防治管理，則是農業生產管理過程中極為重要的一環。在農民經驗傳承中，作物病害往往伴隨著氣候及土壤微環境等變化而發生，且田間作物病害之診斷方法，除已出現明顯病徵，農民於作物表徵可明確辨識外，多數仍以請教農試單位，進行顯微鏡鑑定為主。但從作物表徵發現異常、檢體採樣、送鑑定單位培養檢驗、或請植物醫生田間診斷，往往需一定流程或時間，若遇假日或連續假期，恐曠日廢時而失去病害防治先機，因此若能藉由儀器設備監測及人工智能學習判斷，提供農民即時訊息，提醒病害用藥防治，將有利於農民不必要成本支出而造福產業。因此，本文將簡介「作物病害精準預警系統」，並以洋蔥實例應用作為說明，提供業者及農民未來智能產業接地應用。
作物病害精準預警系統開發
每當農民整個作物產季辛苦耕耘，越到收穫期作物病蟲害管理則更顯重要，如作物採收前病害發生，需考量作物收穫時間及防治用藥安全採收期是否衝突，深怕防治不留神，整季耕耘付諸流水，或因收穫產品農藥殘留超標，使聲譽毀於一旦。因此若能預測作物病害洞燭先機，進而精準施藥，將可減少防治用藥支出成本，降低病害損失。有鑒於此，高雄區農業改良場與工業研究院進行合作，共同開發「田間作物狀態提示系統」(中華民國發明專利：I771845)，作為作物病害精準預警，其中以監測作物炭疽病為主要病害預警目標，利用環境監測系統，進行田區光照、溫度、濕度及作物根圈土壤水分、溫度等微環境監測，並配合中央氣象局雨量等氣象資訊進行環境因子資訊收集，且在系統開發初期，搭配每日實際田野調查記錄，進行作物病害之監控，再以田間作物發病時間與微環境因子變化進行比對，以大數據演算找出作物病害與微環境變化之關係，並導入作物發病的學理基礎，及專家系統進行參數設計及判斷，經人工智慧統計運算及歸納分析法則，提供系統智能化學習，並進行作物發病機率預測，再以不同燈號顏色警示提醒，及無線傳輸訊息，提醒農民病害防治，以完善成為作物病害精準預警系統，藉此預警系統使作物生產達到預防勝於治療之目標。系統相關運作流程如下圖1.所示。
圖1.田間作物狀態提示系統運作流程示意圖作物病害精準預警系統應用說明
田間作物狀態系統為能實際接地應用，成為作物病害精準預警系統，除已完成臺灣藜及洋蔥2種作物炭疽病害預診斷雲端服務測試，此外亦整合田間物聯網、專家系統與Line訊息平臺的系統(圖2)。並收集大量臺灣黎及洋蔥田間感測資料，另於後台建置前揭2種作物之病害專家規則庫，可支援雲端AI資料分析模型與判讀，在臺灣黎及洋蔥作物田區應用。並完成Line官方帳號申請，建置「田間病害預診斷系統」開始進行營運(圖3)。此外農民訊息接收端方面，該項系統提供紅、黃、綠3種炭疽病害威脅燈號警示模式。其代表意義分別為紅燈(圖4)，若不進行用藥防治，作物炭疽病1週內一定發病，因此必須即刻用藥防治，避免病害大發生。黃燈(圖5)為天氣產生異常變化，作物炭疽病可能會發病，請即早進行病害預防，避免病害發生。綠燈則代表環境因子無太大變化，作物狀態處於安全模式中。該系統更能由Line系統中了解過去3天田區環境變化預警歷史資料，供農民環境變異資料查詢參考(圖6)。
圖2. 洋蔥田間作物病害精準預警系統實際運作示意圖作物病害精準預警系統-洋蔥田實例應用成效
近3年來氣候異常變化嚴重影響洋蔥產業，而恆春半島洋蔥作物則首當其衝，由於冬季異常降雨，造成洋蔥病害嚴重發生，甚至連年失收，迫使地區農民減少栽種面積。依據農糧署農業統計年報顯示，恆春半島108年度栽種洋蔥面積為615公頃，但至110年度栽培面積僅剩410公頃，足足減少1/3之栽培面積，使產業供貨及農民收益嚴重受大打擊，甚至地區農企業等洋蔥契作面積亦大幅縮水，為能有效預警氣候變遷作物病害發病帶來之農業損失，本研究團隊在110~111年間，於恆春半島洋蔥作物進行較大面積(5公頃)之實際田間測試，並在111年與未應用作物病害精準預警系統之田區進行比較，其中111年1月1日~4月15日止，於系統中出現紅色燈號警報天數為40天，警報連續3天發布之發病高峰計有7次。其中於1月份降雨量，更是打破氣象局於恆春地區氣候站架設以來歷年冬季1月降雨最多的一年。此次降雨造成恆春地區大多數洋蔥嚴重受害，而作物病害精準預警示系統則即早提醒農民加強用藥防治，因此試驗區域之洋蔥田均能很快速恢復生長，經各試驗田區調查，洋蔥植株僅因根系泡水受損部分黃葉，但警示外區域外之農戶，其洋蔥受害嚴重且恢復期漫長，因此造成受害嚴重區域部分均放棄收穫，另即便大量用藥抑制病害發生之田區，最終收穫產量亦大打折扣，也造成恆春地區整個洋蔥產區嚴重失收，因此收購單價由110~111年度洋蔥大球190元/15kg漲至330元/15kg。而恆春地區作物病害精準預警系統試驗區域農民，因紅燈警示及時提醒農民防治用藥，而相較於試驗區域外之農田洋蔥粗收益比較，分別是520,000元/ha與300,000元/ha，顯示作物病害精準預警系統-在洋蔥作物應用具有良好成效，並且針對炭疽病害預警準確率已達8成。
結語
農業的進步與發展，可逐步藉由智能科技整合，形成智慧化農業生產模式，並提供經驗傳承及降低農業勞動力支出。而智農科技在農業接地應用則須不斷收集大數據，以利系統演算，並推估作物生理及病害發病情形，以進行相關預測及數位化管理，藉此可提升年輕世代族群投入農業發展，而人工智慧物聯網之運用，更加速了農業專業知識的快速串聯與數據資料庫之建立，另藉由相關應用軟體的開發，將可縮短農業傳承時間。在當今氣候急速變遷影響農業生產的過程中，智慧農業導入作物生產系統，將是未來農業發展必經之路。若讀者對以上系統有任何相關問題，歡迎來電洽詢作者，將竭誠為您說明。
